一种姿态调整与卸载效率检测一体化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及姿态调整与卸载效率检测一体化装置，具体涉及一种用于空间展开机构零重力装配的姿态调整与卸载效率检测一体化装置，一种用于空间高精度复杂展开机构的地面零重力卸载装配，属于空间可展开机构精密装配技术领域。
【背景技术】
[0002]零重力又可称为失重或减重力，是太空环境的一个最重要的特征。卫星、飞行器和空间站等航天系统在轨飞行以前，为保证系统的高精度和可靠性，必须在地面上对其空间机构各子系统进行动力学试验。然而，地面的重力环境会导致无法通过常规试验方法获得机构的性能特性。因此，空间展开机构的地面测试需要精确模拟其所处的零重力环境。
[0003]由于空间多自由度展开机构的高精度要求，需在装配过程中，对各组件的重力进行卸载，从而消除由重力产生的装配应力影响；同时在装配时还需进行组件和组件之间的多自由度调节，以满足产品的空间位置要求。但目前针对多自由度调节和零重力卸载装配仍没有较好的解决措施。由重力引起的装配应力无法消除，不仅会导致产品装配精度超差，而且使应力集中部位受力，最终影响到产品的展开性能和展开精度；同时装配应力也直接影响产品收拢状态的精度，对产品与星体的对接安装造成隐患。在产品调试过程中，由于没有针对每个自由度精确调整的控制措施，因此调试过程经常出现超调、反复等现象，严重降低了装配效率，延长产品研制周期。零重力卸载装配的实现对保证空间展开机构的高精度装配意义重大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提出一种用于空间展开机构零重力卸载装配的姿态调整与卸载效率检测一体化装置，该装置能实现空间展开机构的地面零重力卸载装配，还能实现空间展开机构的多自由度调节和卸载力实时检测，可提高卸载效率，减小装配应力，提高装配精度。该装置集成了重力卸载、姿态调节、数据采集等模块，能实现空间复杂展开机构的地面零重力卸载装配，还能实现机构的多自由度调节和卸载力实时检测，对提高空间展开机构的卸载效率、减小装配应力，提高装配精度具有重要意义。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]本发明是一种用于空间展开机构零重力装配的姿态调整与卸载效率检测一体化装置，该装置包括末端关节支撑板、关节支撑组件、臂杆支撑组件、根部关节支撑板和数据采集与处理系统。
[0007]待装配的空间展开机构包括末端关节、臂杆和根部关节。
[0008]根部关节法兰面上有基准孔“O”，末端关节法兰面上有基准孔“R”，空间展开机构的装配精度通过调整基准孔“R”相对于基准孔“O”的空间位置关系来保证，该位置关系用转移矩阵来表征。
[0009]末端关节支撑板用于模拟待装配的空间展开机构末端关节的安装接口，为待装配的空间展开机构末端关节提供支撑，是保证装配精度的基准。
[0010]末端关节支撑板由销板加工而成，能实现6个自由度的调节。
[0011]末端关节支撑板包括末端前面板、末端过渡板、末端加强筋和末端底板。
[0012]末端底板通过螺钉固定在末端过渡板的上方，末端加强筋通过螺钉安装在末端底板的上方，末端前面板通过螺钉与末端加强筋的侧壁固定连接。末端关节前面板表面加工有基准孔“R1”。
[0013]关节支撑组件用于卸载待装配的空间展开机构的关节重力、调整关节姿态，可实现关节的多自由度调节功能，包括支撑底座、双旋微调螺母、支撑顶块、微重压力传感器；支撑顶块的顶端有沉孔，顶端侧壁有U形槽；
[0014]双旋微调螺母通过右旋螺纹连接在支撑底座的上方，支撑顶块通过左旋螺纹连接在双旋微调螺母的上方，微重压力传感器的主体放置于支撑顶块的沉孔中，微重压力传感器的数据输出线安装在支撑顶块上的U形槽内。
[0015]臂杆支撑组件用于卸载待装配的空间展开机构臂杆重力、调整臂杆姿态、实现臂杆的回转运动，并辅助完成臂杆和关节的对接，包括气足、梯形底座、弹簧支撑轴、弹簧、弹簧上支撑块、压力传感器、V形块、滚动轴承和轴承支撑轴。
[0016]气足通过螺纹连接在梯形底座的底端，弹簧支撑轴通过螺母固定在梯形底座的顶端，弹簧套在弹簧支撑轴上，弹簧上支撑块通过螺母压在弹簧上，压力传感器的底端通过螺钉与弹簧上支撑块的顶端固定连接，压力传感器的顶端通过螺钉与V形块的底端固定连接，轴承支撑轴通过螺母固定在V形块上，滚动轴承固定在轴承支撑轴上，用于实现臂杆绕自身轴线进行回转运动。
[0017]根部关节支撑板用于模拟待装配的空间展开机构根部关节的安装接口，为待装配的空间展开机构根部关节提供支撑，是保证装配精度的基准。根部关节支撑板由铝板加工而成，能实现6个自由度的调节。
[0018]根部关节支撑板包括根部前面板、根部过渡板、根部加强筋和根部底板。
[0019]根部底板通过螺钉固定在根部过渡板的上方，根部加强筋通过螺钉安装在根部底板的上方，根部前面板通过螺钉与根部加强筋的侧壁固定连接。根部关节前面板表面加工有基准孔“01”。
[0020]数据采集与处理系统用于采集压力传感器数据，实现对卸载力的实时采集与检测。
[0021]装配时，末端关节支撑板的末端关节前面板与末端关节的法兰面通过螺钉连接，末端关节的底面通过关节支撑组件进行支撑，臂杆的外圆通过臂杆支撑组件的V形块进行支撑，根部关节支撑板的根部关节前面板与根部关节的法兰面通过螺钉连接，根部关节的底面通过关节支撑组件进行支撑。
[0022]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0023](I)利用末端支撑板和根部支撑板，巧妙的将空间展开机构上复杂的装配基准进行了转移，改进了装配方法，提高了装配效率；
[0024](2)采用多个关节支撑组件相组合的方式实现了空间展开机构关节空间位姿的多自由度姿态调节；
[0025](3)通过传感器和数据采集与处理系统实现了装配过程中卸载力的在线检测，确保了装配过程中卸载效率的稳定、可靠；
[0026](4)采用“气足+滚动轴承”的形式有效地减小了空间展开机构的装配应力，提高了装配精度。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的装置的结构示意图；
[0028]图2为本发明的关节支撑组件的结构示意图；
[0029]图3为本发明的臂杆支撑组件的结构示意图；
[0030]图4为本发明的根部关节支撑板的结构示意图；
[0031]图5为本发明的末端关节支撑板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0033]实施例
[0034]如图1所示，一种用于空间展开机构零重力装配的姿态调整与卸载效率检测一体化装置，该装置包括末端关节支撑板1、关节支撑组件3、臂杆支撑组件5、根部关节支撑板7和数据采集与处理系统8;
[0035]待装配的空间展开机构包括末端关节2、臂杆4和根部关节6。
[0036]根部关节6法兰面上有基准孔“O”，末端关节2法兰面上有基准孔“R”，该空间展开机构的装配精度通过调整基准孔“R”相对于基准孔“O”的空间位置关系来保证，该位置关系用转移矩阵来表征。
[0037]如图5所示，末端关节支撑板I用于模拟待装配的空间展开机构末端关节2的安装接口，为待装配的空间展开机构末端关节2提供支撑，是保证装配精度的基准。末端关节支撑板I由铝板加工而成，能实现6个自由度的调节。
[0038]末端关节支撑板I包括末端前面板26、末端过渡板27、末端加强筋28和末端底板29 ο
[0039]末端底板29通过螺钉固定在末端过渡板27的上方，末端加强筋28通过螺钉安装在末端底板29的上方，末端前面板26通过螺钉与末端加强筋28的侧壁固定连接。末端关节前面板26表面加工有基准孔“R1”。
[0040]如图2所示，关节支撑组件3用于卸载待装配的空间展开机构的关节重力、调整关节姿态，可实现关节的多自由度调节功能，包括支撑底座9、双旋微调螺母10、支撑顶块11、微重压力传感器12 ;支撑顶块11的顶端有沉孔，顶端侧壁有U形槽；
[0041]双旋微调螺母10通过右旋螺纹连接在支撑底座9的上方，支撑顶块11通过左旋螺纹连接在双旋微调螺母10的上方，微重压力传感器12的主体放置于支撑顶块11的沉孔中，微重压力传感器12的数据输出线安装在支撑顶块11上的U形槽内。
[0042]如图3所示，臂杆支撑组件5用于卸载待装配的空间展开机构臂杆重力、调整臂杆姿态